【正文】 遵循 GOOSE規(guī)約的 GOOSE 報(bào)文長(zhǎng)度一般為 76~752 字節(jié)，典型 GOOSE報(bào)文的長(zhǎng)度為 200 字節(jié)左右；而遵循 IEC6185092規(guī)約的 SAV報(bào)文可靈活配置，其報(bào)文長(zhǎng)度由配置內(nèi)容和編碼方式?jīng)Q定。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文引起的延時(shí) tsm與數(shù)據(jù)報(bào)文長(zhǎng)度 L、數(shù)據(jù)速率 r有關(guān)，可表示為 tsm = L/r。假定所有設(shè)備的 MTTR為 24 h。 IEC將在 IEC 61850 PRP的并行冗余網(wǎng)絡(luò)。可用度是描述可修設(shè)備或系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，表示其處于正常工作的穩(wěn)態(tài)概率。 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)流量對(duì) IEEE1588對(duì)時(shí)精度的影響 。 數(shù)字化變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)與站控層網(wǎng)絡(luò)均采用 IEEE1588進(jìn)行高精度對(duì)時(shí)之后 ， 可以滿(mǎn)足單個(gè)變電站中母線差動(dòng)保護(hù) 、 變壓器差動(dòng)保護(hù)的采樣值同步需求 。 時(shí)間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 為確保站內(nèi)間 隔之間 、 站與站之間所有采樣脈沖同步 ， 所有 MU 發(fā)送至 ECT、 EVT 的基準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)保持絕對(duì)同步 ， 必須引入系統(tǒng)時(shí)標(biāo)參考源作為 MU 的時(shí)鐘基準(zhǔn)參考 。系統(tǒng)中的時(shí)鐘工作在主時(shí)鐘（ Master Clock）、從時(shí)鐘（ Slave Clock）和無(wú)源時(shí)鐘（ Passive Clock）三種狀態(tài)。 在 RSTP 中 ， 交換機(jī)必須首先檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)斷線 ， 然后再逐級(jí)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)配置報(bào)文 ， 直到所有交換機(jī)都作出相應(yīng)改變才能實(shí)現(xiàn)完全的網(wǎng)絡(luò)自愈 ， 無(wú)法滿(mǎn)足零自愈時(shí) 間要求。如果 10 kV線路的間隔比較多 (例如 50 多個(gè) )，而所用交換機(jī)支持的最大 VLAN 個(gè)數(shù)又比較有限 (如 RUGGEDCOM 型號(hào)交換機(jī)支持 64 個(gè) VLAN)，可以一段母線或者多條線路間隔劃為 1 個(gè) VLAN，以滿(mǎn)足交換機(jī)的本身參數(shù)要求。這種 VLAN 方式的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，從一個(gè)端口發(fā)出的廣播直接發(fā)送到 VLAN 內(nèi)的其他端口，也便于直接監(jiān)控。而IEC6185092 方式將合并器采樣數(shù)據(jù)信號(hào)以光纖方式接入過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，間隔層測(cè)控、計(jì)量等設(shè)備不再與合并器直接相連，通過(guò)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)獲取信息數(shù)據(jù)，從而達(dá)到采樣信號(hào)的信息共享。具體 指連接裝置的交換機(jī)之間采用實(shí)時(shí)環(huán)網(wǎng)的通信方式 ， 如 下 圖 所示。 基于 GOOSE傳送的信息對(duì)實(shí)時(shí)性以及可靠性的要求 ， GOOSE 網(wǎng)絡(luò)采用獨(dú)立組網(wǎng) 。 方案 四 與 方案三 實(shí)際的運(yùn)行方式相似 ， 方案三用IEEE1588 進(jìn)行對(duì)時(shí)處理，而方案二是用國(guó)際流行的 B碼對(duì)時(shí) 。 三網(wǎng)合一的配置方案 針對(duì)間隔層的二次設(shè)備，數(shù)據(jù)通信的模式差別如表 1所示。 裝置單環(huán)網(wǎng) 優(yōu)點(diǎn)在于 ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低。 根據(jù) IEC6185071標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)程層和間隔層采用 IEC6185091/ 2協(xié)議和 GOOSE 協(xié)議通信，間隔層裝置和站 控層采用 IEC6185081（ MMS）通信。 VLAN的劃分 模式 ： 基于端口的 VLAN； 這種方式是把局域網(wǎng)交換機(jī)的某些端口的集合作為 VLAN 的成員。 對(duì)時(shí)報(bào)文處理： 統(tǒng)一分配一個(gè) VLAN，默認(rèn)為 VLAN1。 BPDU主要包含交換機(jī)優(yōu)先級(jí)、端口優(yōu)先級(jí)、本交換機(jī)到根交換機(jī)的最小路徑開(kāi)銷(xiāo)等信息。 1μ s。 MU 收到外部基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)后 ， 經(jīng)過(guò)處理 、 即刻發(fā)送至 ECT、 EVT 形成 A/D轉(zhuǎn)換芯片的同步轉(zhuǎn)換脈沖 。 邊界時(shí)鐘的從屬時(shí)鐘與所外接主時(shí)鐘保持同步 ， 邊界時(shí)鐘的主時(shí)鐘同步其所在子網(wǎng)的其他從屬時(shí)鐘 。 IEEE1588采用網(wǎng)絡(luò)方式傳輸并校正時(shí)間 ， 盡管其結(jié)合了硬件的時(shí)標(biāo)獲取方式 ， 減少了軟件干預(yù)的不定因素 ， 但其算法中均需要有一段時(shí)間來(lái)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定 ， 并且其典型算法的前提是假設(shè)網(wǎng)絡(luò)雙向的通行時(shí)間是對(duì)稱(chēng)的 ， 而實(shí)際網(wǎng)絡(luò)傳輸情況會(huì)隨網(wǎng) 絡(luò)通信流量的波動(dòng)有很大的變化 。平均修復(fù)時(shí)間（ MTTR）是指故障設(shè)備或系統(tǒng)得到修復(fù)所用的平均時(shí)間。（ 2）兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以采用任意 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于 I/O下放，全數(shù)字化保護(hù)裝置可靠性較傳統(tǒng)保護(hù)更高，假定其 MTTF 為 150 年（則故障率為 ）。以交換機(jī)為例，報(bào)文處理延時(shí) t1固定，大小取決于交換機(jī)芯片處理媒介訪問(wèn)控制 (medium access control， MAC)地址表、虛擬局域網(wǎng) (virtual local area work， VLAN)、優(yōu)先級(jí)等功能的速度，一般工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的報(bào)文處理延 時(shí)不超過(guò) 10μ s。為保證間隔的獨(dú)立性，各間隔配置獨(dú)立的間隔交換機(jī)，并通過(guò)中心交換機(jī)相互連接，同時(shí)滿(mǎn)足系統(tǒng)雙重化冗余設(shè)計(jì)要求。 基于 IEC6185092LE 的 SAV 報(bào)文幀格式 應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (application protocol data unit， APDU)提供 8 路模擬通道的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集， 每個(gè) APDU中含有 n個(gè)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元 (application service data unit， ASDU)，因此每幀 SAV 報(bào)文的長(zhǎng)度為 (48 + n 121)~ (54 + n 172)字節(jié)。 tp的大小取決于鏈路物理特性和傳播距離，與傳播信息量無(wú)關(guān)，假設(shè)源端口和目的端口間的物理距離為 D，光速為 c，傳輸介質(zhì)修正系數(shù)為 k(同軸電纜中 k約為 )，傳播延時(shí)可表示為 tp = D / (kc)。 G 采樣值的延時(shí)特性 a 延時(shí)特性 SAV報(bào)文遵循 IEC 6185092 規(guī)約，幀格式可靈活配置，報(bào)文長(zhǎng)度不固定給傳輸延時(shí)帶來(lái)不確定性，工程應(yīng)用亦較少，實(shí)時(shí)性有待驗(yàn)證。 基于 PRP 的站控層總線 發(fā)生鏈路或交換機(jī)故障時(shí)，雙網(wǎng)之間能夠進(jìn)行無(wú)縫切換。故并聯(lián)系統(tǒng)可用度為： 11 (1 )niiAA?? ? ?? （ 5） 4）不可用度 q 11 M T T FqA M T T F M T T R? ? ? ? ? （ 6） 根據(jù) 智能 變電站的特點(diǎn)，提高其可靠性的基 本途徑有：（ 1）用光纜代替銅纜，用以太網(wǎng)總線代替二次連接 導(dǎo)線，以大幅度減少系統(tǒng)中元件的數(shù)量；（ 2）利用網(wǎng)絡(luò)冗余和功能冗余提高系統(tǒng)可靠性；（ 3）充分利用系統(tǒng)和元件的自檢和監(jiān)視以提高系統(tǒng)可靠性。 該項(xiàng)試驗(yàn)用以考核時(shí)鐘基準(zhǔn)源故障對(duì)系統(tǒng)中時(shí)間同步的影響 ， 驗(yàn)證系統(tǒng)在時(shí)標(biāo)基準(zhǔn)中斷及恢復(fù)情況下的時(shí)間同步性 。 d 時(shí)間同步系統(tǒng) 數(shù)字化變電站 一 時(shí)間同步系統(tǒng)如 下 圖所 示 。 b 時(shí)標(biāo)參考源誤差 GPS 發(fā)送頻率為 1 Hz 的秒脈沖至 MU 同步模塊作為時(shí)標(biāo)信號(hào) ， 在 ECT、 EVT 中以該時(shí)標(biāo)信號(hào)為基準(zhǔn) ， 對(duì)本地晶振輸出進(jìn)行分頻 、鑒相 、 鎖相等操作 ， 在實(shí)際使用時(shí) ， 受天氣 、 電磁環(huán)境 、 接收機(jī)可靠性 、 政治等方面的影響 ， GPS 信號(hào)存在丟幀 ， 受干擾等異常情況時(shí) ，必須考慮兼容設(shè)計(jì) 。 E 采樣值同步要求 ECT、 EVT 采樣值信息在數(shù)字化變電站共享 ， 為了避免幅值與相位的誤差 ， 母線保護(hù)設(shè)備 、 變壓器保護(hù)設(shè)備要求同一間隔 ECT、 EVT 采樣值數(shù)據(jù)之間保證時(shí)間同步 ， 不同間隔 ECT、 EVT 采樣值數(shù)據(jù)之間也要保證時(shí)間同步 。變電站接收 GPS 發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)秒脈沖信號(hào)（ Pulse per Second， PPS），在每個(gè)秒脈沖信號(hào)到來(lái)后，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的電纜向全站所有 IED 發(fā)送同步脈沖。 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中 3 比特的優(yōu)先級(jí)標(biāo)簽定義 8個(gè)優(yōu)先級(jí) ， 交換機(jī)報(bào)文阻塞時(shí) ， 優(yōu)先發(fā)送優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)包 。 基于 MAC 地址的 VLAN； 這種 方式的 VLAN要求交換機(jī)對(duì)站點(diǎn)的 MAC地址和交換機(jī)端口進(jìn)行跟蹤，在新站點(diǎn)入網(wǎng)時(shí)，根據(jù)需要將其劃歸至某一個(gè) VLAN。如果不對(duì)間隔層交換機(jī)流出數(shù)據(jù)進(jìn)行流量控制，主干網(wǎng)交換機(jī)很容易流入流量超負(fù)荷的情況，使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生阻塞甚至癱瘓。 投資成本高于星形網(wǎng) ， 因?yàn)榻粨Q機(jī)需要的網(wǎng)口數(shù)要多于星形網(wǎng) 。 某一網(wǎng)絡(luò)故障不會(huì)影響到另一網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行 ， 提高了數(shù)字化變電站的安全性 。 在目前 100 M以太網(wǎng)技術(shù)成熟的條件下，采樣數(shù)據(jù)獨(dú)立傳輸雖然有需要敷設(shè)大量光纜的缺點(diǎn)，但其優(yōu)點(diǎn)是 能夠保證數(shù)據(jù)響應(yīng)實(shí)時(shí)性。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)按間隔配置獨(dú)立的間隔交換機(jī)，各間隔通過(guò)主干網(wǎng)交換機(jī)組成過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息共享。 在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí) ， 應(yīng)根據(jù)電壓等級(jí) 、 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量 、 網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì) 、 經(jīng)濟(jì)性 、 安全性等因素確定 GOOSE 的組網(wǎng)方式 。 220kV及以上電壓等級(jí)的繼電保護(hù)裝置由于實(shí)時(shí)性要求較高，為確保保護(hù)速動(dòng)性要求，裝置 MMS